VVT技术至今已经有30余年的历史,1980年,AlfaRomeo(阿尔法·罗密欧)首次使用VVT技术;Honda(本田),1989年,首次使用具有可变气门升程能力的VVT技术;BMW(宝马),2001年,首次使用VVT技术取代了传统的节气门。
韩系车的VVT是根据日本丰田的VVT-i和本田的VTEC技术模仿而来,但是相比丰田的VVT-i可变正时气门技术,VVT仅仅是可变气门技术,缺少正时技术,所以VVT发动机确实要比一般的发动机省油,但是赶不上日系车的丰田和本田车省油。
宝马在之前的一代发动机中早已采用该技术,目前如本田的VTEC、i-VTEC、;丰田的VVT-i;日产的CVVT;三菱的MIVEC;铃木的VVT;现代的VVT;起亚的CVVT;江淮的VVT;长城的VVT等也逐渐开始使用。总的说来其实就是一种技术,名字不同而已。
本田i-VTEC技术:
i-vtec系统是本田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写,最新款的本田轿车的发动机已普遍安装了i-vtec系统。本田的i-vtec系统可连续调节气门正时,且能调节气门升程。它的工作原理是:当发动机由低速向高速转换时,电脑即会指令电磁阀启动液压系统,推动摇臂内的小活塞,使三根摇臂锁成一体,一起由高角度凸轮驱动,这时气门的升程和开启时间都相应的增大了,使得单位时间内的进气量更大,发动机动力也更强。这种在一定转速后突然的动力爆发极大的提升了驾驶乐趣。当发动机转速降到某一转速时,摇臂内的液压也随之降低,活塞在回位弹簧作用下退回原位,三根摇臂分开。
总结:本田轿车的发动机已普遍安装了i-vtec系统,但是气门调节由于采用分段的形式,使得动力输出不够线性,而且本田的性能车型中,要输出充沛的动力需要很高的转速,在拥堵的路段并不适合使用。
日产的VVEL技术:在驱动气门运动的摇臂增加了一组螺杆(螺栓)和螺套(螺母),螺套由一根连杆与控制杆相连,连杆又和一个摇臂和控制杆连接带动气门顶端的凸轮。螺套的横向逸动可以带动控制杆转动,控制杆转动时上面的摇臂随之转动,而摇臂又与连杆B相连,摇臂逆时针转动时就会带动连杆B去顶气门杆上端的输出凸轮,最后输出凸轮就会顶起气门来改变气门升程。而日产就是通过这么一套简单的连杆的组合实现了气门升程的连续可调。
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VVEL可变气门演示。左侧为小升程,右侧为大升程。 偏心轴位置。 |
从上图可以清晰地看出VVEL在不同工况下的动作情况。可以看到VVEL偏心轴在不同工况下的转角是不同的,VVEL偏心凸轮位置不同导致摇臂的支点出现变化从而控制了气门的开度。至于控制逻辑方面,VVEL也是通过在不同的负载控制不同的气门开度从而实现减少进气损失,最终达到优化燃油经济性的目的。据日产的资料,在低负载工况下VVEL能够减少10%的燃料损耗。但在峰值功率上,VVEL并没有太大的贡献,这是因为VVEL的进气效率被VVEL机构新增的摩擦给抵消掉了。
总结:日产的这套VVEL技术和宝马Valvetronic技术类似,将气门调节做到非常细致,不过更多应用在英菲尼迪等高端品牌上。
宝马的Valvetronic技术同样是依靠改变摇臂结构来控制气门升程的,同样可以实现气门升程无级可调,只是连杆摇臂的设计思路不同。此外,目前的可变气门升程技术的运用基本还停留在进气端,因此可变气门技术在未来还拥有很大的提升空间。
宝马的Valvetronic技术可以通过调节中间杠杆的位置实现了气门扬程的无级调节。在负荷较低的发动机工况下,Valvetronic控制气门开度较小,吸入的空气量较少,燃油使用量较少;当发动机负载增加,Valvetronic控制气门开度较大,吸入的空气量较大,燃油吸入量多,做功较多,输出动力更大。有了Valvetronic,节气门的负载控制功能则被取代了,在正常工作时,发动机进气量由Valvetronic机构控制,节气门全开。节气门只在发动机出问题时进入紧急模式后才控制发动机进气量。这样一来,由于节气门全开,使得空气进入气缸畅通无阻,不会在进气门背面产生负压,也极大减少了发动机进气损失,最终达到提高燃油经济性和提升发动机效能的目的。
总结:宝马这套可变气门技术可以说是目前世上最先进的技术。他不仅使气门做到精确和线性的调节,还突破了转速的限制,使得高性能车型也可以使用。
奥迪AVS可变气门升程技术 |
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